生物学的組織

生物学的組織とは、還元主義的なアプローチを用いて生命を定義する複雑な 生物学的 構造とシステムの組織化である。 ^{[1]以下に詳述するように、従来の階層構造は}原子から生物圏にまで及ぶ。この体系の上位レベルは、しばしば生態学的組織概念、または階層的生態学という分野と呼ばれる。

階層の各レベルは組織の複雑さの増加を表し、各「オブジェクト」は主に前のレベルの基本単位で構成されています。^{[2]組織の背後にある基本原則は、}出現の概念です。つまり、階層レベルで見つかった特性と機能は、下位レベルには存在せず、無関係です。

生命の生物学的組織化は、数多くの科学 研究分野、特に医学研究の基本的な前提となっている。この必要な程度の組織化がなければ、さまざまな物理的・化学的現象の影響に関する研究を病気や生理学（身体機能）に応用することははるかに困難であり、おそらく不可能であろう。例えば、脳が特定の種類の細胞で構成されていなければ、認知神経科学や行動神経科学などの分野は存在し得ず、細胞レベルの変化が生物全体に影響を及ぼすことが知られていなければ、薬理学の基本概念は存在し得ない。これらの応用は生態学的レベルにも及んでいる。例えば、DDTの直接的な殺虫効果は細胞内レベルで起こるが、複数の生態系を含むより高いレベルに影響を及ぼす。理論的には、1 つの原子の変化が生物圏全体を変える可能性がある。

生物学的組織の標準的な図は、最下層から最上層まで、次のようになります。^[1]

より複雑な体系では、さらに多くのレベルが組み込まれます。たとえば、分子は元素の集まりと見なすことができ、原子はさらに亜原子粒子に分割できます（これらのレベルは生物学的組織の範囲外です）。各レベルは独自の階層に細分化することもでき、これらの生物学的オブジェクトの特定のタイプは独自の階層体系を持つことができます。たとえば、ゲノムはさらに遺伝子の階層に細分化できます。^[4]

階層の各レベルは、その下位レベルで説明できます。たとえば、生物は、原子、分子、細胞、組織、器官、器官系のレベルを含む、その構成要素のどのレベルでも説明できます。さらに、階層の各レベルで、生命の制御に必要な新しい機能が出現します。これらの新しい役割は、下位レベルの構成要素が実行できる機能ではないため、創発特性と呼ばれます。

すべての生物は組織化されているが、その程度は必ずしも同じではない。^[5]そもそも生物が組織で構成されていない場合、組織学的（組織）レベルで組織化されることはない。 ^[6]

生物組織は、RNA鎖がダーウィンの考え通り自然選択が機能するために必要な基本条件、すなわち遺伝性、型の多様性、限られた資源をめぐる競争を表現し始めた初期のRNAワールドで出現したと考えられている。RNA複製子の適応度（1匹あたりの増加率）は、おそらく固有の適応能力（ヌクレオチド配列によって決定されるという意味で）と資源の可用性の関数であったと思われる。^{[7] [8]} 3つの主要な適応能力は、（1）中程度の忠実度で複製する能力（遺伝性と型の多様性の両方をもたらす）、（2）腐敗を回避する能力、および（3）資源を獲得して処理する能力であったと考えられる。^{[7] [8]これらの能力は、当初はRNA複製子の折り畳まれた構成（「}リボザイム」を参照）によって決定され、それが個々のヌクレオチド配列にコード化されていたと考えられる。異なる RNA レプリケータ間の競争上の成​​功は、これらの適応能力の相対的な値に依存していたと考えられます。その後、より最近の生物の間では、生物学的組織の連続的なレベルでの競争上の成​​功は、広い意味で、これらの適応能力の相対的な値に依存し続けたと考えられます。

経験的に、自然界で観察される（複雑な）生物システムの大部分は階層構造を示しています。理論的根拠から、複雑系は単純性から複雑性が進化しなければならない世界では階層構造であると予想できます。1950年代に行われたシステム階層分析^{[9] [10]は、} 1980年代から階層生態学と呼ばれる分野の基礎を実証しました。^{[11] [12] [13] [14] [15]}

理論的基礎は熱力学によって要約される。生物系を物理系としてモデル化すると、最も一般的な抽象化では自己組織化挙動を示す熱力学的オープンシステムとなり、^[16]散逸構造間の集合/部分集合関係は階層的に特徴付けることができる。

「生命の階層的組織」の原理を説明するより単純で直接的な方法が、生態学においてオダムらによって「サイモンの階層原理」として導入された。^[17]サイモン^[18]は、階層は「階層構造が安定しているという単純な理由から、多種多様な進化の過程を通じてほぼ必然的に出現する」と強調した。

この深い考えを動機付けるために、彼は架空の時計職人についての「寓話」を披露した。

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• ウィキブックスの細胞生理学（人体生理学）
• ウィキブックスの「生命の特徴と分子の性質（一般生物学）」
• 生物圏内の組織（生態学） - ウィキブックス
• 2011年の理論的/数学的議論。